人体舒适度是描述气温、湿度和风速对人体综合影响的指标，它表征人体无需借助防寒手段、避暑装备和设施保证日常行为正常进行的相应空气环境，该环境下的气温、湿度及风速即为体感舒适的适宜气候条件^[1]。研究人体舒适度指数的意义在于及时提示公众根据气象因素的变化调节着装，从而达到适应环境的目的^[2]。同时，人体舒适度也是影响公众旅游地选择和旅游季节安排的重要因素^[3-5]，因此人体舒适度亟待进一步研究。

国外于20世纪中期开始进行舒适度研究，如Terjungu提出的舒适指数和风效指数^[6]；Oliver提出的温湿指数和风寒指数^[7]，综合不同指数对人体舒适度进行了加权分析，增强结果可信度；Yagtou等在前人研究基础上对人体舒适感从不同角度采用不同方法进行了研究^[8]，考虑因素更加充分，结果更具代表性。国内研究则起步较晚，20世纪70年代才逐步展开旅游气候资源评价及人体舒适度区域特征的研究^[9]。随着多种技术手段的应用，我国在舒适度研究领域逐渐取得了较为丰硕的研究成果。曹永强等^[10]对近30年辽宁省夏季人体舒适度进行了区域特征分析，得出夏季逐月舒适度情况及区划特征；李捷^[11]将GIS技术应用到湖北省的人居环境舒适度研究中，并做出适宜性评价。唐亚平等^[12]采用REOF法对辽宁省的气候舒适度空间特征进行了区划，明确了辽宁省舒适度分区情况。

尽管我国对人体舒适度的研究正逐步深入，但基于辽宁省长时间序列并划分季尺度的研究还比较缺乏，同时从不同等级舒适度日数演变分析角度的研究存在一定空白。为明确辽宁省长序列季尺度上不同等级舒适日数变化特征及人体舒适度空间分布情况，本文选取辽宁省1964—2015年长序列气象观测资料，采用人体舒适度指数法及REOF法，结合GIS技术对变化的人体舒适度进行特征分析及空间分区，绘制区划图；结合辽宁省典型旅游城市舒适日数分析，以期为公众日常生活、疾病预防及出行旅游提出合理的建议。

辽宁省位于亚欧大陆东岸，中纬度地带，为典型的温带大陆性季风气候。四季分明，雨热同期。具有冬季季长寒冷，夏季季短温暖，春秋季节时间短的特点。省内降雨量分布不均，受季风气候影响，各地差异较大，由东部向西部逐渐递减。

辽宁省旅游资源十分丰富，共有9处国家级重点风景名胜区、1处国家级历史文化名城及35处全国重点文物保护单位，是节假日公众出行旅游的优选地点。

本文数据来源于中国气象数据服务网1964—2015年的数据资料，共计25个气象站点包括逐日平均气温、平均风速及相对湿度3个气象指标，剔除数据资料不完整站点，选用剩余23个站点的数据资料，划分春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)、冬(12月—翌年2月)季度尺度进行分析，选取的气象站点分布如图 1所示。

图 1(Figure 1)

图 1 辽宁省23个站点空间分布 Figure 1 Spatial distribution of 23 weather stations in Liaoning Province

人体舒适度指数计算采用了我国气象站台常用的，也是国内近年来比较流行的KSSD经验公式^[13]，该公式同时考虑了温度、湿度及风速对人体舒适度的影响，相较于其他公式更实用且适合研究区东南部沿海湿度较大，西北部内陆气温较高的气候特点，其计算式如下：

式中：T为平均温度(℃)；H_R为相对湿度(%)；V为平均风速(m/s)。

中国气象局规定的统一标准将人体舒适度划分为9个级别，并将I≤50的3个等级归为冷不舒适等级，50＜I≤75归为舒适等级，75＜I归为热不舒适等级。本文根据辽宁省的气候特点，结合前人研究结果将辽宁省的舒适度指数划分为11个等级^[14]，等级划分情况如表 1所示。为方便舒适日数统计，根据中国气象局规定的人体舒适度等级划分标准，结合辽宁省舒适度划分情况，将1, 2, 3, 4级统称冷不舒适等级，将5, 6, 7级统称舒适等级，将8, 9, 10，11统称热不舒适等级。

表 1(Table 1)

表 1 辽宁省人体舒适度等级划分 Table 1 Classification of human comfort level in Liaoning Province 级别 人体感觉 舒适度指数 1 极度寒冷，裸露皮肤冻伤 I＜0 2 很寒冷，人体感觉极不舒适 0≤I＜25 3 寒冷，人体感觉不舒适 25≤I＜38 4 很凉，大多数人感觉不舒适 38≤I＜50 5 凉，大多数人感觉较舒适 50≤I＜58 6 温暖，人体感觉舒适 58≤I＜70 7 暖，大多数人感觉较舒适 70≤I＜75 8 热，大多数人感觉不舒适 75≤I＜80 9 炎热，人体感觉不舒适 80≤I＜85 10 极热，人体感觉极不舒适 85≤I＜88 11 酷热，有中暑的高可能性 I≥88

表 1 辽宁省人体舒适度等级划分 Table 1 Classification of human comfort level in Liaoning Province

旋转经验正交展开(REOF法)是以经验正交展开(EOF法)为基础，选取正交旋转矩阵，使得选取矩阵旋转后的列向量因子平方后的方差最大，从而使所选矩阵场的信息特征在载荷场的优势空间上集中显示，简化旋转后的载荷因子的矩阵结构，使得公因子的实际意义更易显示；旋转后的特征向量场与旋转前相比在时间上更趋于稳定^[15]。因此，气象上常采用REOF法对气象要素场进行分析，从而更明显地反映气候特征，见文献[16]。

将得到的方差极大正交旋转矩阵作为插值，通过ArcGIS10.2软件，采用反距离权重插值法进行空间插值分析。结合North判别准则^[17]，规定将同一旋转载荷向量场中贡献率U≥0.6，测站数多于4个且在地理上分布相连的区域划分为同一区域。将上述得到的结果结合辽宁省行政区域图，对辽宁省人体舒适度进行区域划分。

根据人体舒适度指数经验公式，计算辽宁省近52年逐日人体舒适度指数，根据舒适度划分等级判断年内舒适日数情况，绘制出年内不同等级舒适日数变化图(如图 2)。由图 2可得，辽宁省近52年冷不舒适日数呈下降趋势，舒适日数及热不舒适日数呈增加趋势，但热不舒适日数增加幅度较小。冷不舒适日数递减率为3.23/(10a)，舒适日数增加率为3.17/(10a)。出现舒适及热不舒适日数增加现象与近年来全球气温升高，极端气候事件频繁发生有关。

图 2(Figure 2)

图 2 辽宁省不同等级舒适日数趋势 Figure 2 Trend of different comfort days in Liaoning

人体舒适度等级是根据人体舒适度指数划分的人体舒适度情况，因此对不同等级舒适日数分析较直接对人体舒适度指数的平均计算更科学。为明确辽宁省近52年人体舒适度在季尺度上的变化情况，根据舒适度划分等级标准判断季尺度舒适日数情况(如图 3)。

图 3(Figure 3)

图 3 人体舒适度年际季尺度变化 Figure 3 Changes in annual seasonal scale of human comfort

由图 3可得，春秋季舒适日数呈稳定增加趋势，夏季舒适日数呈减小趋势，冬季整季均处于冷不舒适等级。由图 3(a)可得，春季不存在热不舒适日数，多年平均舒适日数约占整季的37%，冷不舒适日数较多，体感较凉，应注意防寒保暖。由图 3(b)可得，夏季整季舒适日数所占比重最大，多年平均约90 d，冷不舒适及热不舒适日数较少，多年平均仅为1 d左右，这是由于辽宁省地处中纬度温带大陆性季风气候区，年均温度较适宜，夏季气温出现极端高温天气较少，且东南部沿江沿海，水的比热容较大，降温较慢，因此夏季冷不舒适及热不舒适日数均较少。由图 3(c)可得，秋季舒适日数增加速率低于春季，且1969年冷不舒适日数最大1970年开始减少，符合辽宁省70年代末期气温较低而80年代初期开始逐渐增温的现象^[18]。由图 3(d)可得，辽宁省冬季整季不存在舒适及热不舒适日数，整季均处于冷不舒适等级，符合全省冬季寒冷的气候特点。综合四季不同舒适日数演变规律，舒适程度夏季＞秋季＞春季＞冬季。

为更好地给广大人民提供适宜的旅游出行方案，根据辽宁省旅游城市排名情况，本文选取辽宁省排名前五的沈阳、本溪、营口、大连及丹东等5座典型的旅游城市为研究对象，对近52年的四季平均人体舒适度情况进行分析，并作柱状图对各季舒适日数情况进行对比，如图 4(由于冬季整季均处于冷不舒适等级，故不对冬季进行分析)。

图 4(Figure 4)

图 4 辽宁省典型旅游城市春、夏、秋三季舒适日数年平均值 Figure 4 Annual average of comfortable days of spring, summer and autumn of Liaoning typical tourist cities

经统计，5座城市的人体舒适度情况总体较好，冷不舒适及热不舒适日数在旅游期出现频率较低，除冬季外(5座城市整季都处于冷不舒适等级不作分析)，其他三季均适宜旅游。其中，夏季为5座城市人体舒适度最高的季节，舒适日数均平均约90 d，基本整季处于“2级”等级，是适宜旅游出行的极佳季节。春季舒适日数本溪＞沈阳＞营口＞丹东＞大连，其中沈阳、本溪的春季舒适日数平均达到36 d，约占整季40%，在5座城市中舒适日数较高，更适宜作为春季旅游地点。秋季舒适日数大连＞丹东＞营口＞沈阳＞本溪，其中大连秋季的平均舒适日数约41 d，约占整季的45%，舒适程度较高，是秋季旅游出行的好去处。

利用辽宁省23个站点近52年舒适日数以上数据，采用SPSS软件的因子分析功能获得EOF和REOF分析结果如表 2所示。辽宁省四季前3个载荷向量的特征值均大于1，由EOF分析结果，四季前3个载荷向量对累积解释总方差的贡献率分别为91.428 %，87.295%，88.912 %，89.081%，其中四季的首个载荷向量对总方差贡献率分别为83.862 %，78.476 %，79.452 %，79.461 %，均远大于各季其他载荷向量，说明首个载荷向量对解释总方差的贡献最大，同时第1载荷向量场均为正值，反映了辽宁省舒适度空间变化的一致性。第2载荷是一种比较典型的分异形式，第3载荷向量空间分异也有一定的表征意义，但与前两种载荷向量相比，这种空间分布型发生的概率很低。向量旋转前后的总方差贡献率不变，因此选择前3个载荷向量能够较准确描述辽宁省人体舒适程度变化情况。

表 2(Table 2)

表 2 EOF和REOF各季度前3个荷载向量对总方差的贡献百分比 Table 2 Total normalized variances accounted for by each of the first three EOF and REOF of the four seasons 载荷向量序号 EOF/REOF 方差贡献 贡献率/% 累计贡献率/% 1 19.288/10.640 83.862/46.261 83.862/46.261 春季 2 1.970/8.462 4.215/36.791 88.077/83.052 3 1.771/1.926 3.350/8.375 91.428/91.428 1 18.049/10.302 78.476/44.790 78.476/44.790 夏季 2 1.238/7.710 5.383/33.523 83.859/78.313 3 1. 079/2.066 3.436/8.982 87.295/87.295 1 18.274/9.799 79.452/42.603 79.452/42.603 秋季 2 1.342/9.178 5.835/39.902 85.288/82.505 3 1.034/1.474 3.624/6.407 88.912/88.912 1 18.276/7.374 79.461/31.942 79.461/31.942 冬季 2 1.283/6.860 5.578/29.826 85.039/61.768 3 1. 093/6.282 4.042/27.314 89.081/89.081   注：表中“/”前数值为EOF法计算结果，“/”后数值为REOF法计算结果。

表 2 EOF和REOF各季度前3个荷载向量对总方差的贡献百分比 Table 2 Total normalized variances accounted for by each of the first three EOF and REOF of the four seasons

在EOF分析的基础上，对四季前3个载荷向量进性方差极大正交旋转，由旋转后的REOF结果，3个载荷向量对累积解释总方差的贡献值分布较旋转前更均匀，旋转成效显著。根据REOF分析所得到的旋转成分矩阵及North判别准则对辽宁省四季人体舒适度情况进行区域划分，划分过程发现部分区域有重合现象发生，为更好地显示舒适度的区域分布情况，根据辽宁省行政区域边界，重新对划分重合区进行整理，将辽宁省四季的人体舒适度均划分为3个区，以反映由3个载荷向量所描述的舒适度空间分布情况，如图 5。

图 5(Figure 5)

图 5 辽宁省四季舒适度空间分布 Figure 5 The four seasons spatial distribution of human comfort in Liaoning Province

四季分区结果显示，人体舒适度呈现随季节的由西向东逐渐升高的趋势，辽宁西部的人体舒适度总体低于辽宁东部。辽宁西部地处内陆地带，气候受内蒙古吹来的季风影响较大常年气温略低。而辽宁东部沿江沿海气候受海洋水汽影响较大，由于水的比热容大，相同时间下降温较缓，因此出现整体上辽宁东部的年平均气温大于辽宁西部的情况，四季舒适度情况为Ⅲ区＞Ⅱ区＞Ⅰ区。春季划分为：Ⅰ区辽宁西北部及中南部，Ⅱ区辽宁中北部，Ⅲ区辽宁东部；夏季划分为：Ⅰ区辽宁西北部及辽宁中北部，Ⅱ区辽东中部，Ⅲ区辽宁中南部及辽东南部；秋季划分为：Ⅰ区辽宁西北部，Ⅱ区辽宁中部，Ⅲ区辽宁东部；冬季划分为：Ⅰ区辽宁西北部，Ⅱ区辽宁中北部，Ⅲ区辽宁东南部。

根据辽宁省四季人体舒适度区划结果，春季Ⅰ区，即辽宁西北部及中南部人体舒适度仍较低，因此该区的居民应注意防“春寒”，避免过早更换轻便外套，以防着凉发生感冒；Ⅱ区Ⅲ区居民人体舒适度相对较高，但春季平均冷不舒适日数较多，也应注意保暖。夏季为辽宁省平均舒适日数最多的季节，因此公众适宜在夏季安排出行旅游计划。秋冬季节平均舒适度均较低，居民应注意防寒，尤其是辽西北地区，冬季有体感极度寒冷天气发生，应采取有效的防寒措施。

(1) 对辽宁省23个气象站点52年季尺度上不同等级舒适日数进行分析，除冬季外，其他三季舒适日数均呈现增加趋势，增长速率春季＞秋季＞夏季＞冬季，人体舒适程度夏季＞秋季＞春季＞冬季，这与全球背景下的气温增高有一定关系。

(2) 选取沈阳、大连、本溪、营口、丹东作为5座典型旅游城市，对5座城市四季舒适日数进行统计分析，5座城市除冬季不适宜旅游出行外，其他三季均适宜旅游；夏季为旅游最佳季节；其中沈阳、本溪更适宜春季旅游，大连更适宜秋季旅游。

(3) 采用REOF法对舒适以上日数进行分析，同时根据辽宁省行政区域划边界以及North判别准则将辽宁省四季均划分为3个舒适区域，舒适度由东部向西部递减，总体舒适度情况Ⅲ区＞Ⅱ区＞Ⅰ区。由分区结果，辽西北地区居民尤其在春季和冬季应注意保暖防寒，预防疾病发生；夏季舒适度最高，是公众安排出行计划的最佳季节。

CAO Yongqiang, GUO Ming, WU Rina